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1、 年产6000吨碳化硅项目可行性研究报告第一章 废砂浆回收利用项目总述第一节 硅片线切割及项目来源废砂浆回收利用项目的产生源于近几年来光伏产业的发展。本项目生产中所用的“废砂浆”原料及生产出来的产品“碳化硅”、正是来源于和应用于光伏产业中的单、多晶硅棒切片工序。在光伏产业链中，硅片切割是光伏电池生产中一个十分重要的工序，切割出的硅片质量直接影响到整个产业链后续电池的生产以及电池的性能质量。在实际生产中，硅片生产厂家一般先将废砂浆进行简单的离心或沉降分离，液体部分返回工序再使用一次，其它的难以分离的部分或将其作为垃圾废弃掉，或将其处理给专业废砂浆回收利用厂家。作为一种十分重要的资源被当做垃圾处理
2、掉，不仅会对环境产生严重的污染，而且浪费了大量的资源，令人惋惜。随着国家节能降耗，保护环境等可持续发展政策的实施，从废砂浆中回收价值较高的碳化硅项目应运而生，并且越来越受到人们的重视。近两年中，相关单位和团体都投入了许多精力，对废砂浆回收利用做了大量的研究工作，产生出一些新技术和新工艺，取得了一定的成果。废砂浆回收处理产生的“碳化硅”产品或再行回用于硅晶片的生产切割过程，或应用于其它工业领域，都会产生出巨大的经济价值和社会效益，对国家、对环境、对个人都是一件十分有意义的事情。第二节 生产原料及产成品本项目生产时的原料为“废砂浆”，另外还需要“烧碱”、“硫酸”等化工原料。生产的产品是 “碳化硅”
3、等，下面分别对我们生产中接触到的主要物质进行一下简单介绍。一 废砂浆、废切割液及废硅粉的组成废砂浆是硅光伏产业或半导体工业在硅锭（硅棒）切割生产硅片时产生的一种工业废料，它的组成成分并不十分固定，主要成分有：碳化硅、聚乙二醇和金属硅粉，另有水分、金属颗粒以及少量表面活性剂、金属螯合剂等。含碳化硅较多的称为“废砂浆”，一般由65%左右的碳化硅、6%左右的硅粉、1.5%左右的铁等金属颗粒、15%的聚乙二醇和10%左右水份组成。二 碳化硅的性质及光伏产业所用的碳化硅1 碳化硅的性质特点碳化硅的化学成分是碳化硅，因为它的硬度十分高，人们俗称碳化硅颗粒为碳化硅。碳化硅在自然界少量伴生于岩石中，没有利用价
4、值。工业碳化硅的生产是一种高耗能、高污染产业。碳化硅的制备合成是通过将石英砂（SiO2）与石油焦(C)等原料按一定比例混合后，在隔绝氧气的条件下利用电弧产生的高温反应烧结而成，这一反应过程需要消耗大量的能源，平均每合成一吨碳化硅需消耗高达8000千瓦时的电能，同时上述反应过程会释放出大量的一氧化碳（CO）,一氧化氮（ NO）,二氧化硫（ SO2）等有害废气，会对大气环境造成十分严重的污染。根据碳化硅的生产方式的不同，又可将其分为绿碳化硅和黑碳化硅两大类，绿碳化硅的纯度和硬度较黑碳化硅略高，市场价格也相对较高。碳化硅的分子式为SiC，是典型的共价键型化合物。有立方型和六方型两种晶型，立方型称为S
5、iC，它是在18002000温度下形成，属低温产物，硬度稍小，主要用于微型轴承的超精研磨。六方型称为SiC，它是在2000以上形成的，硬度较大，一般常用的都是SiC。碳化硅在一个大气压下的分解温度为2400，无熔点。SiC碳化硅理论密度是3.18g/cm3，碳化硅粉的自然堆积密度在1.21.6g/cm3之间。碳化硅的莫氏硬度仅次于金刚石，在9.29.3之间，威氏显微硬度3300kg/mm2 。由于碳化硅具有相当优异的特性，所以它的应用领域十分广泛。碳化硅（碳化硅粉）用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏等。由于碳化硅的性质特点，最适合半导体工业材料及压电晶体材料方面的切割、研磨抛光
6、等。尤其是在太阳能电池硅片切割中，国际上绝大多数生产厂家都要用到碳化硅。利用它具有的高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高的高温强度及导热性能良好、抗冲击等特点，碳化硅可用于各种冶炼炉衬等构件、碳化硅坩埚等。可用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料。在航空航天工业碳化硅材料还可以制做火箭发动机喷管、燃气轮机叶片等。2 光伏产业切割用碳化硅光伏产业中所用的碳化硅主要在硅片切割工序。由于光伏产业对硅片有特别严格的要求，并且在切割效率和质量方面与碳化硅的选用有着密切的关系，所以，在碳化硅的选择使用方面都十分苛刻。硅片切割用碳化硅多为绿碳化硅，在粒度选择上相对于不同机型的线切割机来说一般常见的有两种
7、：1200与1500目（极少数采用800和2000目），且它的粒径范围要求狭窄，晶角要尖锐锋利，绝不能混入大颗粒物质，避免划伤硅晶片。为了防止金属离子对硅片的玷污，要求碳化硅的纯度要高。硅片切割用碳化硅国内没有统一标准（有的企业采用日本JZS工业标准），常用指标见表22。表 22：光伏切割碳化硅主要技术指标 SiCSiO2；SiFe2O3FCCaOMgONa2OCr2O3CPH灼碱水分98.5 0.50.20.2-0.70.5第三节 技术经济指标1、 废砂浆利用率废砂浆中的碳化硅含量在65%左右，根据工艺水平提取率在80%左右总收率为50%左右。2、 酸碱消耗量生产一吨碳化硅，需要浓硫酸（98
8、%）、烧碱的费用为300元。3、 水、电的消耗量生产一吨碳化硅要消耗水电费用500元。4、干燥分级成本生产一吨碳化硅干燥分级的费用700元。5、人工成本5.1到离心工段的人工成本为220元/吨。5.2到干燥干燥分级的人工成本为371元/吨。6、包装费用6.1到离心工段的包装成本为22元/吨。5.2到干燥干燥分级的包装成本为100元/吨。6、 每吨产品的生产成本目前，根据工艺技术的差异，生产一吨“碳化硅”的成本：不干燥不分级的成本=300+500+220+22=1042元/吨；干燥分级的成本=1020+700+151+100=1971元/吨。第二章 工艺技术方案第一节 废砂浆回收处理工艺技术概况
9、国内外废砂浆回收提取碳化硅的方法，一般分为两种，即在线回收方式和离线回收方式。因为在线方式不能将碳化硅中的杂质分离完全，它的应用范围受到极大限制，只有少数硅片切割厂家结合其他方式部分采用。目前人们采用最多的是离线式回收方式，因为他有在线回收无可比拟的优点。离线式废砂浆回收提取碳化硅方式，其工艺过程主要包括固液分离、碱处理（除硅）、清水洗涤、酸处理（除金属）、纯净水洗涤、脱水干燥、筛分（气流分）等。 第二节 生产工艺流程说明一 工艺流程说明在废砂浆处理时，首先用水将其稀释后沉淀，经过洗涤后的砂浆加入碱液浸泡反应脱除硅粉，反应完后的废碱液回收回用。碱洗后砂浆加酸反应，脱除其中金属离子，废酸液回用。
10、酸洗后砂浆分别用常水与纯净水洗涤，洗涤水集中进行处理，处理后的水作为常水回用。经过洗涤后的砂浆进入干燥、分级设备进行干燥、分级，分级完成后再用500目的旋振筛进行筛分，筛分后的碳化硅即为“碳化硅”，可以直接销售，也可以添加部分新碳化硅生产出“再生碳化硅”。第三节 主要设备选择废砂浆回收处理工艺中，特殊设备很少，主要选用常规的器械或者化工通用设备。对于该工艺中所用的个别设备如“搅拌机”等，可以委托专业机械制造厂进行定制加工，有的设备需要自制。主要设备设备种类见表。有一部分设备或是需要自制、或没有统一的型号，其具体选择见下面说明：1、搅拌机的选择 移动搅拌机必须定制；其它搅拌机一般选用带摆线针轮减
11、速器的搅拌机；特殊用途的搅拌机另行选择。2、硫酸罐、烧碱罐、盐酸罐浓硫酸罐、烧碱罐可直接使用铁罐；盐酸罐及其它酸罐必须选用环氧树脂或塑料材质的罐。3、粉体干燥设备可选用多级桨叶时干燥设备，干燥效率较高。4、离心机选用自动卸料离心机，减少劳动强度 5、分级设备 选用每小时500公斤的分级机两台。 6、振动筛及包装设备项 目名 称废砂浆规 格 型 号叉车CPC30（CPCD30）3手动液压搬运车TL-C 2t搅拌机多种形式反应池15m350存储池520m3多个硫酸罐铁罐 35m3 烧碱罐铁罐 35m32干燥设备每小时1吨气流分1t/h空压机10t/h粉体包装设备H4002电子磅100kg离心机SG
12、Z1250，2台粒度分析仪电阻法，1台分光光度计UV-6100PC电导率仪液体输送设备多种泵筛分设备旋振1000、超声波粉体输送设备纯净水设备RO10t/h供配电设施350KW维修配套设备第三章 总图设计一 粉体碳化硅车间总面积2160m2, 长120m，宽18m。内部分为粉体干燥（25m18m）、气流分（25m18m）、粉体包装（10m18m）及碳化硅成品仓库（60m18m）：二 湿砂车间面积2700 m2，长60m，宽45m。 包括投料池、反应池、沉淀分离池、离心分离及湿砂过渡：第四章 劳动定员1 仓库定员：1人。主要职责是货物进出仓库管理。2 质检化验研发定员：2人。主要职责是产成品检验
13、、进出货物检验、研究开发新产品等。3 生产厂长：1人。（1）碳化硅车间定员36人。二班12小时制，每班18人。主要职责是从原料废砂浆到产品碳化硅全套工序的生产管理。（2）气流分车间定员16人。二班12小时制，每班8人。主要职责是将粗碳化硅到产品碳化硅的生产管理。（3）叉车小组定员2人。主要负责各班次料液的搬运、产品及货物的装卸、叉车的保养等。（4）纯净水车间定员2人。二班12小时制，每班1人。主要负责各班次纯净水的生产供应、纯净水机械的保养维护。（5）维修电工定员2人。二班12小时制，每班1人。主要负责全厂电器机械的维护保养、安全运行。全厂定员合计62人。第五章 项目建设计划工程筹备、厂区场地
14、整理、厂区围栏围墙、供排水工程、配电设施、水泥池钢构护棚、办公室及车间、设备安装、电力动力、配套设施、调试验收及试产等阶段，这个阶段需要五个月时间。建设完工后正式生产，此时就可以达到设计产能，即每年6000吨的生产能力。第六章 投资估算项目不干燥分级估算价值干燥分级估算价值固定资产投资390500（一）工程费用310420 建筑工程费200255 设备及工具购置费95150 安装工程运输工具费15.0015（二）预备费用30.030其它费用80.080（一）流动资金7070（二）预备费用 10.010总额390.0500第七章、财务效益分析7.1营业收入预测生产计划根据本项目设计生产能力及市场
15、预测确定。建设期为150天,年产碳化硅6000吨。产品价格已签订的合同核算，不干燥分级的加工费为1900元/吨，干燥分级的为3300元/吨。7.2财务评价主要数据和指标:序号项目单位离心干燥、分级1营业收入(不含税)万元114019802建设投资万元3905003总成本费用万元625.21182.64利润总额514.8797.45总投资收益率%1321566项目投资回收期年0.760.63综合上述分析可确定该项目在财务评价上是可行的。第八章、项目风险与应对8.1政策风险及规避措施本项目符合国家产业政策,符合国家发展循环,实现节能减排的大政方针,属国家鼓励类产品,政策风险较低。8.2市场风险及规
16、避措施硅片切割砂浆循环利用产品在与新产品的市场竞争方面存在一定的风险,可能会存在太阳能晶硅片生产企业对项目产品不予认可的风险。主要规避措施:如果切片企业在使用回收产品的过程中,一旦出现问题,就失去了使用回收产品的动力。对于客户来说,虽然想节约成本,但是不想为了节约成本而付出太多的损失。因此,在市场运作过程中,以服务营销为主旨,突出服务意识,提高对客户投诉的反馈速度,保证市场份额。8.3技术风险及规避措施硅片切割砂浆在线回收设备发展迅速,在线回收的开发成本和生产成本在逐年下降,对本项目硅片切割砂浆循环利用的生产模式构成潜在的竞争。规避措施:积极开展技术研发,夯实产品质量,有效提高砂浆回收比率,降
17、低回收成本,保持回收成本、回收比率优于客户使用砂浆在线回收设备,保持项目对在线回收的竞争优势。积极延伸产品产业链,关注和研发硅粉提存技术,提高项目的市场适应能力。及时将工艺改进过程中的技术、产品申请专利,以防止技术扩散而带来的市场价格无序竞争。8.4应收账款的沉淀风险资信不好的客户恶意拖欠货款或造成货款流失。规避措施:利用管理手段进行控制,对客户充分调查,确定不同的信用等级,授予相应的信用额度,并对经办人员落实责任制。将利用产品的质量优势、成本优势及特殊的销售政策来培育自己的市场,并采取培养优质客户、提高信誉等方法来保障公司的最大利益。第九章、结论及建议经可行性研究分析,该项目符合国家产业政策,符合区域发展方向,财务评价各项指标高于行业参数,项目抗风险能力很强,具有良好的发展前景,因此项目是可行的!
